James Henry Coffin: Cartografo del vento

Un orfano di una fattoria del Massachusetts che imparò da solo a leggere il cielo finì per produrre quella che il segretario fondatore dello Smithsonian definì forse il contributo alla conoscenza più importante che la sua istituzione avesse mai sponsorizzato. James Henry Coffin non lasciò mai l'aula per un laboratorio tutto suo; costruì la scoperta della sua vita a partire da migliaia di pluviometri e banderuole di altre persone, raccolti pazientemente per posta.

Da un'infanzia da orfano ad Amherst

Coffin nacque il 6 settembre 1806 a Williamsburg, nel Massachusetts, discendente di Tristram Coffin, il primo proprietario inglese di Nantucket. Rimasto orfano in giovane età, fu cresciuto dallo zio, il reverendo Moses Hallock, un pastore di campagna noto per preparare i ragazzi promettenti al college. L'accordo funzionò: Coffin entrò all'Amherst College e si laureò nel 1828, poi trascorse il decennio successivo facendo ciò che un giovane matematicamente capace senza reddito privato faceva nel New England dell'inizio del XIX secolo: insegnò, spostandosi tra scuole e piccoli college mentre cercava un posto permanente e un vero problema su cui lavorare.

Misurare il vento su una montagna

Trovò entrambe le cose contemporaneamente. Nel 1838 Coffin iniziò l'osservazione meteorologica sistematica e, durante i suoi anni al Williams College (1840-1843), installò apparecchi di misurazione del vento autoregistranti sulla cima del Monte Greylock, la vetta più alta del Massachusetts: una soluzione pratica a un problema fondamentale della meteorologia primitiva: gli strumenti a livello del suolo, riparati da alberi ed edifici, registravano vortici locali, non l'effettiva circolazione dell'atmosfera. Coffin aveva bisogno di aria pulita e di un'esposizione aperta, e la cima di una montagna gli offriva entrambe. Nel 1846 si stabilì definitivamente come professore di matematica e filosofia naturale al Lafayette College di Easton, in Pennsylvania, cattedra che mantenne fino alla morte, servendo in seguito anche come tesoriere del consiglio di amministrazione del college.

Una collaborazione non retribuita con lo Smithsonian

Lo stesso anno in cui arrivò a Lafayette, Coffin iniziò quella che divenne una collaborazione decennale, essenzialmente non retribuita, con la neonata Smithsonian Institution, che stava allora assemblando la prima rete nazionale americana di osservatori meteorologici volontari. Coffin si assunse il lavoro ingrato e indispensabile di raccogliere, controllare e ridurre le osservazioni grezze: un compito computazionale, nel senso ottocentesco della parola "computer", eseguito con l'aiuto di studenti e, in particolare, di donne assunte specificamente per eseguire i calcoli aritmetici. I colleghi in seguito lodarono il suo "coscienzioso riguardo per l'accuratezza e la sua devozione alla verità", sottolineando la sua disponibilità ad ammettere i limiti di ciò che i suoi dati potevano mostrare piuttosto che esagerare una conclusione, un'abitudine non universale nella scienza popolare dell'epoca.

I venti dell'emisfero settentrionale

Quell'accumulo paziente produsse lo studio fondamentale di Coffin, commissionato dall'American Association for the Advancement of Science: Winds of the Northern Hemisphere (1854), costruito a partire dai registri di quasi 600 stazioni terrestri più osservazioni sparse di navi in mare. Da questa massa di dati Coffin identificò tre distinte cinture di vento che circondano l'emisfero settentrionale — gli alisei, i venti occidentali prevalenti delle medie latitudini e i venti orientali polari — fornendo la prima immagine empiricamente fondata della circolazione atmosferica su larga scala del pianeta. In seguito spiegò le inversioni monsoniche come conseguenza del riscaldamento differenziale tra terra e oceano e, lavorando a fianco del meteorologo americano William Ferrel, contribuì a stabilire quella che oggi è nota come legge di Buys Ballot, la regola empirica che collega la direzione del vento alla posizione della bassa pressione. La National Oceanic and Atmospheric Administration degli Stati Uniti avrebbe in seguito indicato questo studio sull'emisfero settentrionale come uno dei lavori più importanti nella storia della meteorologia; ha anche plasmato le carte dei venti successivamente emesse dal British Board of Trade per la guida della navigazione oceanica.

In corsa contro una mappa incompiuta

Coffin trascorse i suoi ultimi anni cercando di estendere lo stesso metodo all'intero globo, aumentando il numero delle sue stazioni di circa cinque volte, fino a 3.223 punti di osservazione in ogni continente abitato, per un libro che si sarebbe dovuto chiamare The Winds of the Globe. Non visse abbastanza per completarlo. Morì al Lafayette College il 6 febbraio 1873, all'età di sessantasei anni, ancora tesoriere del consiglio e ancora ai suoi strumenti. Il manoscritto fu terminato dalle sue note e pubblicato postumo nel 1875 dallo Smithsonian, con un'analisi aggiuntiva fornita dal climatologo russo Alexander Woeikof: un collaboratore appropriato, poiché i dati globali di Coffin avrebbero continuato a seminare gran parte della scienza emergente della climatologia comparata sia in Europa che in America.

Perché James è chiamato un genio

La pretesa di Coffin alla parola non riposa su un lampo di intuizione teorica, ma su qualcosa di più raro e difficile da sostenere: decenni di sintesi esatta e ingrata, eseguita senza stipendio istituzionale, che trasformò diari meteorologici locali sparsi nella prima vera mappa di come l'atmosfera si muove attorno alla terra. La specifica abilità cognitiva in mostra era la ricerca di schemi su scala: la capacità di tenere a mente migliaia di letture di stazioni rumorose e incoerenti contemporaneamente ed estrarre da esse un piccolo numero di regolarità fisiche durevoli (tre cinture di vento, un meccanismo monsonico, una legge pressione-vento) che la scienza successiva, meglio strumentata, avrebbe confermato piuttosto che ribaltato. Joseph Henry, il segretario fondatore dello Smithsonian e non un adulatore occasionale, definì il lavoro risultante forse il contributo alla conoscenza più importante che l'Istituzione avesse prodotto, il che è un'approvazione forte quanto uno scienziato americano del XIX secolo poteva ricevere dai propri finanziatori. Il controargomento onesto è altrettanto chiaro: Coffin non era un teorico. Non derivò la fisica della circolazione atmosferica da principi primi, come avrebbero fatto Ferrel e i dinamici successivi; era un empirista e gestore di dati supremamente disciplinato, e il suo genio, se la parola si adatta, è più vicino a quello di un grande cartografo che di un grande fisico: la capacità di vedere la forma vera in una nebbia di misurazioni individualmente inaffidabili, e la pazienza di continuare a raccogliere finché la forma non divenne innegabile.

Eredità

L'immagine a tre cinture della circolazione del vento emisferico di Coffin divenne un punto di riferimento standard per la meteorologia e l'oceanografia che seguirono, e la sua insistenza su grandi reti di osservazione attentamente controllate — piuttosto che su letture di strumenti isolati — anticipò i metodi basati sui dati che ora definiscono la scienza del clima. Un professore di matematica in un piccolo college della Pennsylvania, che lavorava principalmente per posta con osservatori volontari sparsi in un continente, aveva mappato il vento.